Контактных термических

последовательно расположенных нагревателя, высокотемпературного контактного теплообменника-регенератора, охладителя и низкотемпературного контактного теплообменника-регенератора. Контур циркуляции газообразного теплоносителя — рабочего тела ЗГТУ выполнен коротким с целью снижения потерь давления в контуре. Он состоит из турбины, компрессора, высокотемпературного и низкотемпературного контактных теплообменников-регенераторов.

Как известно, контактные (смесительные) теплообменники широко применяются в промышленности и энергетике (скрубберы, абсорбционные и ректификационные колонны, градирни, брызгальные бассейны и т. д.). Их широкое распространение объясняется простотой конструкции, малым расходом металла и особенно дефицитных труб, относительно большой интенсивностью теплообмена. Поэтому установка контактных теплообменников на уходящих газах для нагрева воды (т. е. контактных водяных экономайзеров) может оказаться весьма эффективным способом улучшения использования газа и к. п. д. котельных установок.

Применение контактных теплообменников для утилизации тепла уходящих газов позволяет не только сократить стоимость утилизаторов и расход металла на их изготовление, но и обеспечить глубокое охлаждение уходя-

Указанные особенности контактных теплообменников позволяют считать их особенно перспективными для утилизации тепла уходящих газов котлов, некоторых промышленных печей, сушилок, газовых турбин и других тепловых установок, работающих на природном газе, с целью подогрева воды на производственные и бытовые нужды.

Анализ существующих типов контактных теплообменников показывает, что для дымовых газов низкой температуры наиболее целесообразно применять контактные экономайзеры насадочного типа, поскольку при небольших значениях разности температур теплоносителей только применение насадки позволяет получить сравнительно небольшие габариты аппаратов.

Особенности контактных теплообменников заключаются в том, что при некоторых режимах одновременно с передачей полезного тепла, нужного для нагрева воды, неизбежно происходят массо-обменные процессы, приводящие к передаче так называемого оборотного тепла. Например, если исходная вода имеет температуру выше точки росы и нагревается до температуры мокрого термометра, то часть тепла газов расходуется на нагрев воды,

14. Городов К. И., Черкинский В. М. Применение контактных теплообменников в котельных, работающих на газе. — «Газовая промышленность», 1958, № 7, с. 21—24.

Описанию принципа работы, конструкции, методики расчета и результатов эксплуатации контактных и контактно-поверхностных экономайзеров и котлов (водонагревателей с собственной топкой) было посвящено первое издание книги автора, вышедшее в свет в 1978 г. За годы, прошедшие с момента выхода книги, созданы новые конструкции контактных теплообменников различного назначения, разработаны схемы, а также типовые проекты их установки, накоплен большой опыт эксплуатации, в том числе и на электростанциях, появилось немало интересных предложений по повышению надежности и эффективности работы этих'установок, а также разработаны и начали внедряться конструкции контактно-поверхностного типа, использующие преимущества контактного принципа нагрева воды и вместе с тем обеспечивающие неизменность ее качества.

Особенности контактных теплообменников заключаются в том, что в некоторых режимах одновременно с передачей полезной теплоты, нужной для нагрева воды, неизбежно происходят массообменные процессы, приводящие к передаче так называемой оборотной теплоты. Например, если исходная вода имеет температуру выше точки росы и нагревается до температуры мокрого термометра, то часть теплоты газов расходуется на нагрев воды, а часть — на неизбежное при этом испарение воды, сопровождающее нагрев ее при ®2>®р- В этом случае

Для глубокого охлаждения дымовых газов ниже точки росы до недавнего времени единственным приемлемым типом оборудования справедливо считались контактные теплообменники. Действительно, применение насадочных, пенных, барбо-тажных и даже форсуночных и тарельчатых (каскадных) контактных теплообменников обеспечивает, с одной стороны, развитую поверхность теплообмена, с другой — сравнительно высокую интенсивность теплообмена, превышающую на порядок коэффициенты теплоотдачи при конвективном теплопере-носе, а в результате — умеренную металлоемкость, сравнительно небольшие капитальные вложения и эксплуатационные расходы.

Выше уже рассматривался вопрос о большом влиянии коэффициента избытка воздуха а на эффективность конденсационных контактных теплообменников. Для работы конденсационных поверхностных теплообменников этот коэффициент имеет решающее значение, особенно если они работают на систему отопления. Дело в том, что значение а определяет точку росы, поскольку от соотношения последней и температуры обратной воды отопительной системы зависит возможность конденсации водяных паров из дымовых газов. С учетом этого важного фактора поверхностные отопительные котлы конденсационного типа должны быть снабжены системой автоматического регулирования подачи дутьевого воздуха в горелки, чтобы обеспечить полное сгорание при минимальных значениях а (1,0— -т-1,05).

Целью данной работы являлось определение теплового состояния многослойной рулонированной оболочки ТА на различных режимах работы установки. Особое внимание было обращено на оценку влияния величин контактных термических сопротивлений (КТС) между слоями и характер их распределения по толщине оболочки на температурные поля.

Приведены результаты численного исследования процессов теплопроводности в многослойных оболочках теплообменных аппаратов с неидеальными тепловыми контактами между слоями. Дан сравнительный анализ для случаев различного задания величин и характера распределения контактных термических сопротивлений по толщине оболочки.

по ХЕ I'ks в зависимости от пористости. Видно, что линейная зависимость ls (Я) сохраняется, однако наклон этой прямой для прессованных порошков намного больше, чем следует из теории. Это связано с наличием контактных термических сопротивлений на границах между частицами или волокнами пористого каркаса. Для расчета коэффициента

1. Для расчета теплоотдачи к жидким металлам при турбулентном течении в технических трубах без специальных мер по очистке или физико-химической обработке теплоносителя и защитных сред, т. е. при наличии контактных термических сопротивлений, могут быть рекомендованы эмпирические критериальные формулы, предложенные в работах [32, 82, 38, 37]:

Сопоставление, проведенное на рис. 5.90—5.94, показывает, что в области турбулентного течения при Ре>104 и и при Ре>300 опытные данные по теплоотдаче к жидким металлам, полученные при 104 наиболее простую по структуре формулу (5.20а)

В области ламинарного течения (#е<;2300) экспе-оиментальные данные, полученные при <7ст = const ч '. отсутствие контактных термических сопротивлений на стенке, практически совпадают с расчетом по теоретической формуле (5.12). Для переходной области течения теоретических решений тепловой задачи не предложено.

Растворимость газа в жидких металлах увеличивается с повышением температуры. Это необходимо иметь в виду при рассмотрении вопроса о контактных термических сопротивлениях на поверхностях охлаждения. Фазовые превращения сопровождаются резким изменением концентрации растворенного газа. Во время затвердевания металла, насыщенного газом в жидком состоянии, происходит выделение газа из металла, если только он не образует с металлом прочных химических соединений (Li3N, NaaO и т. д.). При (кипении растворенное вещество распределяется между жидкой и паро-газообразной фазами, причем если образуются химические соединения, то концентрация газа в жидком металле уменьшается до равновесной с химическим соединением при данной температуре.

6. Природа контактных термических сопротивлений

Гидрид натрия (NaH) плавится под давлением при 800° С. В металлическом натрии при температуре 250°С растворяется около 0,003% гидрида, при 400° С —около 1,5%. Растворение сопровождается диссоциацией гидрида на металл и атомарный водород, растворимый в жидком металле. При охлаждении металла, насыщенного гидридом, на охлаждаемых поверхностях теплообменника возможно образование твердых частиц гидридов и увеличение контактных термических сопротивлений и в здоровых трубах пучка, а также диффузия атомарного* водорода в металлическую стенку труб пучка с соответствующими изменениями их механических свойств. На участках с высокой температурой гидрид диссоциирует; при температуре 420° С, например, упругость диссоциации NaH превышает 1 атм.

6. Природа контактных термических сопротивлений.....-45

плотностей теплового потока, при которых происходит осушение КС. Момент осушения определялся визуально (в центре образца появлялось сухое пятно, увеличивающееся в размерах), а также по показаниям датчиков температуры на поверхности. Анализ полученных диаграмм (рис. 22) показал, что все КС, обладая мелкими порами, имеют максимальный критический тепловой поток намного больший, чем при кипении в большом объеме. Из КС рекордные величины достигнуты для спеченных порошков и войлока, причем для войлока величины qKp достигнуто не было вследствие ограниченной мощности нагревателя. Большая разница в максимальных значениях теплового потока для спеченных образцов из порошка объясняется плохим его качеством, следствием чего явилось некачественное спекание, что позволяет судить о сильном влиянии контактных термических сопротивлений и загрязненности образцов на теплообмен при испарении. Отличие максимальных значений теплового потока для различного типа канавок объясняется меньшим гидравлическим сопротивлением для радиальных каналов, что делает их более предпочтительными при использовании в торцовых зонах подвода тепла ТТ. Сравнение этих данных с полученными для пористых структур другими авторами показывает, что величины